CN218783074U - 一种电芯及电池 - Google Patents

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邸会芳
张文轩
姚怡鑫
宋江涛
方双柱
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Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种电芯及电池，该电芯包括正极片、正极耳和负极片；正极片包括正极片段；负极片包括第一负极片段；正极片段面对第一负极片段的一侧为第一正极侧；第一负极片段面对第一正极侧的一侧为第一负极侧；正极耳设置于正极片段，且位于第一正极侧；在第一负极侧，第一负极片段与正极耳相对的位置设置有第一绝缘涂层。本申请有效避免了正极耳与负极片之间的短路接触，进而有效避免了正极耳位置处的安全隐患问题；当电池由于操作不当受到一些外力因素，如穿刺、挤压、跌落时，或者正极耳出现毛刺，导致薄膜刺破、脱离时，在第一绝缘涂层的防护下，不会产生铝箔‑阳极短路，避免了电池内部热失控，保证了电池的有效性。

Description

一种电芯及电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，更具体地说涉及一种电芯，还涉及一种具有上述电芯的电池。
背景技术
锂离子电池因其优异的电化学性能、绿色环保、可快速充放电、续航能力强等优点而备受青睐，目前已被广泛应用于各种电子产品领域。近年来，新闻多次报道了锂离子电池起火的事故，引起人们的重视，其安全性能成为新能源行业亟待解决的关键问题。当锂离子电池由于操作不当受到一些外力因素时，如穿刺、挤压、跌落等可能会引发电池内部热失控导致燃烧甚至爆炸，尤其是锂离子电池的正极极耳位置更是存在着较大安全隐患，由于正极极耳连接在铝箔空箔上，该位置受到到外力刺破时会产生铝箔-阳极短路，导致锂离子电池失效。此外，在当前常规的卷绕结构及极耳中置结构的锂离子电池中，极耳为金属卷分切而成，其边缘分切时容易形成毛刺，在电芯后期使用时可能会刺穿隔膜导致内部短路，也会造成安全隐患。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供了一种电芯，还提供了一种具有上述电芯的电池，其解决了由于铝箔-阳极产生短路，导致电池内部热失控，电池有效性差的问题；同时解决了由于电池因内部短路发生燃烧或是爆炸，安全性能较差的问题。
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种电芯，包括正极片、正极耳和负极片；
所述正极片包括正极片段；
所述负极片包括第一负极片段；
所述正极片段面对所述第一负极片段的一侧为第一正极侧；
所述第一负极片段面对所述第一正极侧的一侧为第一负极侧；
所述正极耳设置于所述正极片段，且位于所述第一正极侧；
在所述第一负极侧，所述第一负极片段与所述正极耳相对的位置设置有第一绝缘涂层。
可选的，上述电芯中，所述负极片还包括第二负极片段；
所述正极片段背对所述第一负极片段的一侧为第二正极侧；
所述第二负极片段面对所述第二正极侧的一侧为第二负极侧；
在所述第二负极侧，所述第二负极片段与所述正极耳相对的位置设置第二绝缘涂层。
可选的，上述电芯中，
所述第一负极片段包括第一负集流体和涂覆于所述第一负集流体表面的第一负活性涂层；
在所述第一负极侧，所述第一负活性涂层与所述正极耳相对的位置开设有第一凹槽；
所述第一绝缘涂层设置于所述第一凹槽内；
所述第二负极片段包括第二负集流体和涂覆于所述第二负集流体表面的第二负活性涂层；
在所述第二负极侧，所述第二负活性涂层与所述正极耳相对的位置开设有第二凹槽；
所述第二绝缘涂层设置于所述第二凹槽内；
或，
所述第一负极片段包括第一负集流体；
在所述第一负极侧，所述第一负集流体与所述正极耳相对的位置设置有所述第一绝缘涂层；
所述第二负极片段包括第二负集流体；
在所述第二负极侧，所述第二负集流体与所述正极耳相对的位置设置有所述第二绝缘涂层。
可选的，上述电芯中，
所述第一凹槽的开口处覆盖有第一负极绝缘胶；
所述第二凹槽的开口处覆盖有第二负极绝缘胶。
可选的，上述电芯中，
所述正极片段包括正集流体和涂覆在正集流体表面的正活性涂层；
在所述第一正极侧，所述正活性涂层上开设有极耳安装槽；
所述正极耳设置于所述极耳安装槽；
或，
所述正极片段包括正集流体；
所述正极耳设置于所述正集流体。
可选的，上述电芯中，
在所述第一正极侧，所述正极片段上覆盖有第一正极绝缘胶；且所述第一正极绝缘胶覆盖所述正极耳；
在所述第二正极侧，所述正极片段与所述正极耳相对的位置覆盖有第二正极绝缘胶。
可选的，上述电芯中，
所述正极片的延伸方向为第一方向；沿所述第一方向延伸：
所述正极耳具有第一宽度，所述第一宽度的尺寸为W1；
所述第一绝缘涂层具有第二宽度，所述第二宽度的尺寸为W2；
所述第一凹槽具有第三宽度，所述第三宽度的尺寸为W3；
其中，
所述第一绝缘涂层的第二宽度与所述第二绝缘涂层的宽度相同；
所述第一凹槽的第三宽度与所述第二凹槽的宽度相同；
所述W1、所述W2、所述W3，满足：W1≤W2≤W3；
和/或，
所述正极耳包括内接部；所述内接部连接于所述正极片段；
所述正极片的延伸方向为第一方向；
与所述第一正极侧平行，且与所述第一方向垂直的方向为第二方向；沿所述第二方向延伸：
所述内接部具有第一长度，所述第一长度的尺寸为L1；
所述第一绝缘涂层具有第二长度，所述第二长度的尺寸为L2；
所述第一凹槽具有第三长度，所述第三长度的尺寸为L3；
其中，
所述第一绝缘涂层的第二长度与所述第二绝缘涂层长度相同；
所述第一凹槽的第三长度与所述第二凹槽的长度相同；
所述L1、所述L2、所述L3，满足：L1≤L2≤L3；
和/或，
所述正极片的厚度方向为第三方向；沿所述第三方向延伸：
所述第一凹槽具有第一厚度，所述第一厚度的尺寸为T1；
所述第一绝缘涂层具有第二厚度，所述第二厚度的尺寸为T2；
所述第一负极侧的所述第一负活性涂层具有第三厚度；所述第三厚度的尺寸为T3；
其中，
所述第一绝缘涂层的第二厚度与所述第二绝缘涂层的厚相同；
所述第一凹槽的第一厚度与所述第二凹槽的厚度相同；
所述T1、所述T2、所述T3，满足：1um≤T2≤T1≤T3；或者，所述T1、所述T2、所述T3，满足：T1＜T2≤2T3。
可选的，上述电芯中，
所述正极片的延伸方向为第一方向；沿所述第一方向延伸：
所述第一凹槽具有第三宽度，所述第三宽度的尺寸为W3；
所述第一负极绝缘胶具有第四宽度，所述第四宽度的尺寸为W4；
所述第一正极绝缘胶具有第五宽度，所述第五宽度的尺寸为W5；
其中，
所述第一凹槽的第三宽度与所述第二凹槽的宽度相同；
所述第一负极绝缘胶的第四宽度与所述第二负极绝缘胶的宽度相同；
所述第一正极绝缘胶的第五宽度与所述第二正极绝缘胶的宽度相同；
所述W3、所述W4、所述W5，满足：W3≤W4≤W5；
和/或，
所述正极片的延伸方向为第一方向；
与所述第一正极侧平行，且与所述第一方向垂直的方向为第二方向；沿所述第二方向延伸：
所述第一凹槽具有第三长度，所述第三长度的尺寸为L3；
所述第一负极绝缘胶具有第四长度，所述第四长度的尺寸为L4；
所述第一正极绝缘胶具有第五长度，所述第五长度的尺寸为L5；
其中，
所述第一凹槽的第三长度与所述第二凹槽的长度相同；
所述第一负极绝缘胶的第四长度与所述第二负极绝缘胶的长度相同；
所述第一正极绝缘胶的第五长度与所述第二正极绝缘胶的长度相同；
所述L3、所述L4、所述L5，满足：L3≤L4≤L5。
可选的，上述电芯中，
所述正极耳包括内接部；所述内接部连接于所述正集流体；
所述第一绝缘涂层设置于所述第一负集流体；
所述第二绝缘涂层设置于所述第二负集流体；
所述正极片的延伸方向为第一方向；
与所述第一正极侧平行，且与所述第一方向垂直的方向为第二方向；沿所述第二方向延伸：
所述内接部具有第一长度，所述第一长度的尺寸为L1；
所述第一绝缘涂层具有第二长度，所述第二宽度的尺寸为L2；
所述第一正极绝缘胶具有第五长度，所述第五长度的尺寸为L5；
所述第一负集流体具有第六长度，所述第六长度的尺寸为L6；
其中，
所述第一绝缘涂层的第二长度与所述第二绝缘涂层的长度相同；
所述第一正极绝缘胶的第五长度与所述第二正极绝缘胶的长度相同；
所述L1、所述L2、所述L5、所述L6，满足：L1≤L2≤L5≤L6；
和/或，
所述正极耳包括内接部；所述内接部连接于所述正集流体；
所述正极片的厚度方向为第三方向；
在与所述第三方向垂直的截面上，所述第一绝缘涂层的投影面积覆盖住所述内接部的投影面积；且所述第一绝缘涂层的投影面积与所述第二绝缘涂层的投影面积相同。
一种电池，包括电芯；所述电芯为上文所述的电芯。
本申请提供的电芯和设置有该电芯的电池中，在与正极耳相对的第一负极片段上涂覆了第一绝缘涂层，第一绝缘涂层有效避免了极耳的内接部与负极片的集流体或负活性涂层之间的短路接触，进而有效避免了正极耳位置处的安全隐患问题；当电池由于操作不当受到一些外力因素，如穿刺、挤压、跌落时，或者正极耳出现毛刺，导致薄膜刺破、脱离时，在第一绝缘涂层的防护下，不会产生铝箔-阳极短路，避免了电池内部热失控，保证了电池的有效性；同时电池不会因内部短路发生燃烧或是爆炸，安全性能也得到了极大提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请第一实施例的局部结构示意图；
图2为本申请第一实施例中正极片和负极片的展开结构示意图；
图3为本申请第二实施例的局部结构示意图；
图4为本申请第二实施例中正极片和负极片的展开结构示意图；
图5为本申请第三实施例的局部结构示意图；
图6为本申请第三实施例中正极片和负极片的展开结构示意图；
图7为本申请第四实施例的局部结构示意图；
图8为本申请第四实施例中正极片和负极片的展开结构示意图；
图9为本申请第五实施例的局部结构示意图；
图10为本申请第五实施例中正极片和负极片的展开结构示意图；
图11为本申请第六实施例的局部结构示意图；
图12为本申请第六实施例中正极片和负极片的展开结构示意图。
图1-图12中：
1-正极片段，2-正极耳，3-第一负极片段，4-第二负极片段，5-第一负极绝缘胶，6-第二负极绝缘胶，7-第一正极绝缘胶，8-第二正极绝缘胶；
101-正集流体，102-正活性涂层，103-极耳安装槽；
301-第一绝缘涂层，302-第一负集流体，303-第一负活性涂层，304-第一凹槽；
401-第二绝缘涂层，402-第二负集流体，403-第二负活性涂层，404-第二凹槽；
W1-第一宽度，W2-第二宽度，W3-第三宽度，W4-第四宽度，W5-第五宽度；
L1-第一长度，L2-第二长度，L3-第三长度，L4-第四长度，L5-第五长度；L6-第六长度；
T1-第一厚度，T2-第二厚度，T3-第三厚度。
具体实施方式
本申请提供了一种电芯，还提供了一种具有上述电芯的电池。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如附图1-12所示，本申请实施例提供了一种电芯，电芯包括正极片、负极片、隔膜、正极耳2和负极耳；隔膜位于正极片和负极片之间；正极耳2设置于正极片；负极耳设置于负极片。
其中需要说明的是，正极片、隔膜、负极片层叠，然后多层卷绕，形成电芯；电芯包括平直部和折弯部；正极耳2和负极耳均位于平直部。
卷绕成型的正极片包括正极片段1；正极耳2设置于正极片段1。
卷绕成型的负极片包括第一负极片段3和第二负极片段4。
其中需要说明的是，第一负极片段3和第二负极片段4可以为分别间隔设置在正极片两侧的两个负极片中的片段；第一负极片段3和第二负极片段4也可以为同一负极片中的两个片段；且卷绕成型的第一负极片段3和第二负极片段4分别位于同一正极片段1的两侧。
其中，面对正极耳2的负极片为第一负极片段3；背对正极耳2的负极片为第二负极片段4。
正极片段1面对第一负极片段3的一侧为第一正极侧；第一负极片段3面对第一正极侧的一侧为第一负极侧。
正极耳2焊接在正极片段1上，且正极耳2位于正极片段1的第一正极侧。
在第一负极侧，第一负极片段3与正极耳2相对的位置设置有第一绝缘涂层301。
第一绝缘涂层301有效避免了正极耳2的内接部与第一负极片段3的第一负集流体或第一负活性涂层之间的短路接触，进而有效避免了正极耳2位置处的安全隐患问题；当电池由于操作不当受到一些外力因素，如穿刺、挤压、跌落时，或者正极耳2出现毛刺，导致薄膜刺破、脱离时，在第一绝缘涂层的防护下，不会产生铝箔-阳极短路，避免了电池内部热失控，保证了电池的有效性；同时电池不会因内部短路发生燃烧或是爆炸，安全性能也得到了极大提升。
在本申请的某些实施例中，第二负极片段4；第二负极片段4和正极片段2之间设置有隔膜。
正极片段背对第一负极片段3的一侧为第二正极侧；第一正极侧和第二正极侧均与正极片段1的延伸方向平行。第二负极片段4靠近第二正极侧的一侧为第二负极侧。
在第二负极侧，第二负极片段4与正极耳2相对的位置设置第二绝缘涂层401。
由于正极耳2焊接在正极片段1上时，正极耳2的背面会因焊接损伤，也容易出现刺破隔膜等问题，导致正极耳2与第二负极片段4的第二负集流体或第二负活性涂层之间发生短路接触。通过设置第二绝缘涂层401有效避免了正极耳2的内接部与第二负极片段4的第二负集流体或第二负活性涂层之间的短路接触，改善了锂离子电池的穿刺性能，进一步提升了正极耳2位置处的安全性能。
进一步的，在第一负极片段3的第一负极侧与正极耳2位置相对的区域涂覆第一绝缘涂层301；同时在第二负极片段4的第二负极侧与正极耳2位置相对的区域涂覆第二绝缘涂层401，进而实现了对正极耳2的双向夹击防护，正极耳2的焊接区域不会与其相邻的任一负极片发生短路接触，安全防护性能得到了极大提升。
在本申请的某些实施例中，
第一负极片段3包括第一负集流体302和涂覆于第一负集流体302表面的第一负活性涂层303；在第一负极侧，第一负活性涂层303与正极耳2相对的位置开设有第一凹槽304；第一绝缘涂层301放置于第一凹槽304内。
第二负极片段4包括第二负集流体402和涂覆于第二负集流体402表面的第二负活性涂层403；在第二负极侧，第二负活性涂层403与正极耳2相对的位置开设有第二凹槽404；第二绝缘涂层401放置于第二凹槽404内。
由于负活性涂层与正极耳2之间短路点的阻抗小，并且负极放热反应的触发温度低，因此负活性涂层与正极耳2之间的短路风险最为严重。
当本申请的电芯为极耳中置结构时，即第一负极片段3的第一负极侧与正极耳2位置相对的区域涂覆有第一负活性涂层303；同时第二负极片段4的第二负极侧与正极耳2位置相对的区域涂覆有第二负活性涂层403。此时，存在负活性涂层与正极耳2之间的短路风险。
针对极耳中置结构电芯，需要避免正极耳2与第一负活性涂层303发生短路接触，通过开设第一凹槽304不仅减少了与正极耳2位置相对区域的第一负活性涂层303的活性物质的量；而且第一凹槽304形成了容纳第一绝缘涂层301的容置空间，在加强短路接触防护的同时，可以保证第一绝缘涂层301不会过分凸出，进而有效保证了电池的能量密度。
同理，需要避免正极耳2与第二负活性涂层403发生短路接触，通过开设第二凹槽404不仅减少了与正极耳2位置相对区域的第二负活性涂层403的活性物质的量；而且第二凹槽404形成了容纳第二绝缘涂层401的容置空间，在加强短路接触防护的同时，可以保证第二绝缘涂层401不会过分凸出，进而有效保证了电池的能量密度。
在本申请的某些实施例中，
第一负极片段3包括第一负集流体302；在第一负极侧，第一负集流体302与正极耳2相对的位置设置有第一绝缘涂层301。
第二负极片段4包括第二负集流体402；在第二负极侧，第二负集流体402与正极耳2相对的位置设置有第二绝缘涂层401。
当本申请的电芯为常规结构时，即正极耳2焊接在正极片段的空箔区域，此时第一负极片段3的第一负极侧与正极耳2位置相对的区域为第一负集流体302(即空箔)；同时第二负极片段4的第二负极侧与正极耳2位置相对的区域为第二负集流体402(即空箔)。此时，存在负极集流体与正极耳2之间短路危害。
针对常规结构电芯，需要避免正极耳2与第一负集流体302发生短路接触，此时，直接在第一负集流体302上涂覆第一绝缘涂层301即可。如上设置，不仅安全性能高，而且省去了开设凹槽的流程，工艺简单。
同理，需要避免正极耳2与第二负集流体402发生短路接触，此时，直接在第一负集流体402上涂覆第二绝缘涂层401即可。如上设置，不仅安全性能高，而且省去了开设凹槽的流程，工艺简单。
在本申请的某些实施例中，第一凹槽304的开口处覆盖有第一负极绝缘胶5；第二凹槽404的开口处覆盖有第二负极绝缘胶6。
通过设置第一绝缘涂层301和第一负极绝缘胶5实现了正极耳2第一负活性涂层303之间的双重绝缘防护，安全性能得到了极大提升。
同理，通过设置第二绝缘涂层401和第二负极绝缘胶6实现了正极耳2第二负活性涂层403之间的双重绝缘防护，安全性能得到了极大提升。
在本申请的某些实施例中，正极片段1包括正集流体101和涂覆在正集流体101表面的正活性涂层102。在第一正极侧，正活性涂层102上开设有极耳安装槽103；正极耳2设置于极耳安装槽103。
当本申请的电芯为极耳中置结构时，即正极耳2的在正极片段1的安装位置涂覆有正活性涂层102。通过设置极耳安装槽103，可以将正集流体101裸露出来，不仅实现了正极耳2的精准安装，而且保证了正极耳1与正集流体101的电连接。
在本申请的某些实施例中，正极片段1包括正集流体101；正极耳2设置于正集流体101。
当本申请的电芯为常规结构时，即正极耳2焊接在正极片段1裸露的正集流体101上(即正极片段101的头部空箔区域)。直接将正极耳2焊接在正集流体101上，省去了开设极耳安装槽103的流程，工艺简单。
在本申请的某些实施例中，
在第一正极侧，正极片段1上覆盖有第一正极绝缘胶7；且第一正极绝缘胶7覆盖正极耳2。
在第二正极侧，正极片段1与正极耳2相对的位置覆盖有第二正极绝缘胶8。
通过设置第一绝缘涂层301、第一负极绝缘胶5和第一正极绝缘胶7实现了正极耳2第一负活性涂层303之间的三重绝缘防护，安全性能得到了极大提升。
同理，通过设置第二绝缘涂层401、第二负极绝缘胶6和第二正极绝缘胶8实现了正极耳2第二负活性涂层403之间的三重绝缘防护，安全性能得到了极大提升。
在本申请的某些实施例中，
正极片的延伸方向为第一方向；沿第一方向延伸：
正极耳2具有第一宽度，第一宽度的尺寸为W1；
第一绝缘涂层301具有第二宽度，第二宽度的尺寸为W2；
第一凹槽304具有第三宽度，第三宽度的尺寸为W3；
其中，
第一绝缘涂层301的第二宽度与第二绝缘涂层401的宽度相同；
第一凹槽304的第三宽度与第二凹槽404的宽度相同；
W1、W2、W3，满足：W1≤W2≤W3。
进一步的，
与第一正极侧平行，且与第一方向垂直的方向为第二方向；沿第二方向延伸：
内接部具有第一长度，第一长度的尺寸为L1；
第一绝缘涂层301具有第二长度，第二长度的尺寸为L2；
第一凹槽304具有第三长度，第三长度的尺寸为L3；
其中，
第一绝缘涂层301的第二长度与第二绝缘涂层401长度相同；
第一凹槽304的第三长度与第二凹槽404的长度相同；
L1、L2、L3，满足：L1≤L2≤L3。
进一步的，
正极片的厚度方向为第三方向；沿第三方向延伸：
第一凹槽304具有第一厚度，第二厚度的尺寸为T1；
第一绝缘涂层301具有第二厚度，第二厚度的尺寸为T2；
第一负极侧的第一负活性涂层303具有第三厚度；第三厚度的尺寸为T3；
其中，
第一绝缘涂层301的第二厚度与第二绝缘涂层401的厚相同；
第一凹槽304的第一厚度与第二凹槽404的厚度相同；
T1、T2、T3，满足：1um≤T2≤T1≤T3；或者，T1、T2、T3，满足：T1＜T2≤2T3。
针对极耳中置的结构，如上设置，可以保证第一绝缘涂层301能够放置在第一凹槽304内；且能保证绝缘涂层301能够整体阻隔正极耳2与第一负活性涂层303的短路接触。
同理，可以保证第二绝缘涂层401能够放置在第二凹槽404内；且能保证绝缘涂层401能够整体阻隔正极耳2与第二负活性涂层403的短路接触。
在本申请的某些实施例中，
沿第一方向延伸：
第一凹槽304具有第三宽度，第三宽度的尺寸为W3；
第一负极绝缘胶5具有第四宽度，第四宽度的尺寸为W4；
第一正极绝缘胶7具有第五宽度，第五宽度的尺寸为W5；
其中，
第一凹槽304的第三宽度与第二凹槽404的宽度相同；
第一负极绝缘胶5的第四宽度与第二负极绝缘胶6的宽度相同；
第一正极绝缘胶7的第五宽度与第二正极绝缘胶8的宽度相同；
W3、W4、W5，满足：W3≤W4≤W5。
进一步的，
沿第二方向延伸：
第一凹槽304具有第三长度，第三长度的尺寸为L3；
第一负极绝缘胶5具有第四长度，第四长度的尺寸为L4；
第一正极绝缘胶7具有第五长度，第五长度的尺寸为L5；
其中，第一凹槽304的第三长度与第二凹槽404的长度相同；
第一负极绝缘胶5的第四长度与第二负极绝缘胶6的长度相同；
第一正极绝缘胶7的第五长度与第二正极绝缘胶8的长度相同；
L3、L4、L5，满足：L3≤L4≤L5。
针对极耳中置的结构，如上设置，可以保证第一负极绝缘胶5能够完全覆盖住第一凹槽304；且能保证第一正极绝缘胶7能够完全覆盖住第一负极绝缘胶5，进而实现了第一绝缘涂层301、第一负极绝缘胶5和第一正极绝缘胶7在正极耳2与第一负活性涂层303之间的三重绝缘防护。
同理，可以保证第二负极绝缘胶6能够完全覆盖住第二凹槽404；以及能够保证第二正极绝缘胶8能够完全覆盖住第二负极绝缘胶6，进而实现了第二绝缘涂层401、第二负极绝缘胶6和第二正极绝缘胶8在正极耳2与第二负活性涂层403之间的三重绝缘防护。
在本申请的某些实施例中，当电芯为常规结构时，即正极耳2设置于正集流体101；第一绝缘涂层301设置于第一负集流体302；第二绝缘涂层401设置于第二负集流体402。
正极耳2包括内接部；内接部连接于正集流体101；
沿第二方向延伸：
内接部具有第一长度，第一长度的尺寸为L1；
第一绝缘涂层301具有第二长度，第二长度的尺寸为L2；
第一正极绝缘胶7具有第五长度，第五长度的尺寸为L5；
第一负集流体302具有第六长度，第六长度的尺寸为L6；
其中，
第一绝缘涂层301的第二长度与第二绝缘涂层401的长度相同；
第一正极绝缘胶7的第五长度与第二正极绝缘胶8的长度相同；
L1、L2、L5、L6，满足：L1≤L2≤L5≤L6。
进一步的，
正极片的厚度方向为第三方向；
正极耳2包括内接部；内接部连接于正极片段1；
在与第三方向垂直的截面上，第一绝缘涂层301的投影面积覆盖住内接部的投影面积，且第一绝缘涂层301的投影面积与第二绝缘涂层401的投影面积相同。
针对常规结构，如上设置，可以保证第一绝缘涂层301能够完全覆盖住正极耳2；且能够保证第一正极绝缘胶7完全覆盖住第一绝缘涂层301；同时能够保证第一正极绝缘胶7可以完全覆盖住第一负集流体302的表面，进而实现了第一绝缘涂层301和第一正极绝缘胶7在正极耳2与第一负集流体302之间的双重绝缘防护。
同理，可以保证第二绝缘涂层401能够完全覆盖住正极耳2；且能够保证第二正极绝缘胶8完全覆盖住第二绝缘涂层401；同时能够保证第二正极绝缘胶8可以完全覆盖住第二负集流体402的表面，进而实现了第二绝缘涂层401和第二正极绝缘胶8在正极耳2与第二负集流体402之间的双重绝缘防护。
进一步的，
第一绝缘涂层301具有第二厚度，第二厚度的尺寸为T2；
第一负极侧的第一负活性涂层303具有第三厚度；第三厚度的尺寸为T3；
其中，T2、T3，满足：1um≤T2≤2T3。
如上设置，可优先选择第一绝缘涂层301的厚度不超出第一负极片段3的厚度，再保证正极耳2与第一负集流体302绝缘防护的同时，保证了电池的能量密度。也可以选择第一绝缘涂层301的厚度超出第一负极片段3的厚度，实现更有效的绝缘防护。
综上所述，本申请还提供了一种电池，包括电芯；电芯为上文所述的电芯。
由于电池包括上述的电芯，此电池由电芯带来的有益效果请参见上述内容，在此不再赘述。
其中需要说明的，电芯由依次层叠的正极片、隔膜和负极片组成；与一个正极片段2相邻的两负极片段按照设置位置又分为第一负极片段3和第二负极片段4；第一负极片段3位于正极片段2的第一正极侧；第二负极片段4位于正极片段2的第二正极侧。
正集流体101为铝箔。
负集流体为铜箔；负集流体包括第一负集流体302和第二负集流体402。
将正极活性材料、粘结剂、导电剂按一定比例混在NMP溶液中并搅拌均匀后形成正活性涂层102。
将负极活性材料、粘结剂、导电剂及分散剂分散在去离子水中，搅拌均匀，分别得到负活性涂层；负活性涂层包括第一负活性涂层303和第二负活性涂层403。
绝缘涂层包括第一绝缘涂层301和第二绝缘涂层401；绝缘涂层由陶瓷颗粒及粘结剂组成；其中陶瓷颗粒占总重量的30％～99％，粘结剂占总重量的1％～70％。
将陶瓷颗粒、粘结剂按一定比例混在NMP溶液中并搅拌均匀后形成绝缘涂层。
正极活性材料为钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、镍钴锰三元材料(NCM)或磷酸铁锂(LFP)中的一种或多种组合。
负极活性材料为石墨、硅、硅碳或硅氧中的一种或多种组合。
粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟乙烯或丁苯橡胶中的一种或多种组合。
导电剂为导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、金属粉或碳纤维中的一种或者多种组合。
陶瓷颗粒为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、二氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的一种或多种组合。
实施例一
请参阅附图1和附图2；
图1为实施例一极耳中置结构电芯的局部结构示意图，其中隔离膜被省略；
图2为实施例一极耳中置结构电芯中正极片和负极片的展开结构示意图。
(1)正极片制备
将正极活性材料、粘结剂、导电剂按一定比例混在NMP溶液中并搅拌均匀后形成正活性涂层。将正活性涂层均匀涂覆在正集流体(即铝箔)的一个表面上。然后在正极集流体的另一个表面上，重复以上步骤，得到双面涂布完成的正极片。
以下实施例中正极活性材料、粘结剂、导电剂的质量比为96：2：2。
针对极耳中置结构，在制片时使用清洗设备在设计位置清洗出极耳安装槽103。
本实施例中，正极耳2的第一宽度W1为6mm，内接端(即焊接端)的第一长度L1为20mm。
第一正极绝缘胶7的第五宽度W5为20mm，第五长度L5为30mm。
第二正极绝缘胶8与第一正极绝缘胶7的宽度和长度相同。
(2)负极片制备
将负极活性材料、导电剂、粘结剂及分散剂分散在去离子水中，搅拌均匀，得到负活性涂层，将负活性涂层涂覆在负集流体(即铜箔)的两个的功能表面上，然后经烘干，得到含有负活性层的负极片。
以下实施例中负极活性材料、导电剂、粘结剂及分散剂的质量比为97：1.2：0.5：1.3。
针对极耳中置结构，在制片时使用清洗设备在设计位置清洗出第一凹槽304，同时根据需要在第一凹槽304内涂覆第一绝缘涂层301；以及使用清洗设备在设计位置清洗出第二凹槽404，同时根据需要在第二凹槽404内涂覆第二绝缘涂层401。
绝缘涂层的制备方法如下：将陶瓷颗粒、粘结剂按质量比为85：15加入至NMP中混合均匀，得到绝缘涂层，将绝缘涂层分别涂覆在第一凹槽304和第二凹槽404内，烘干后即得到第一绝缘涂层301和第二绝缘涂层304。
本实施例中，第一负极侧的第一负活性涂层303与第二负极侧的第二负活性涂层403形状尺寸相同；第一凹槽304与第二凹槽404的形状尺寸相同；第一绝缘涂层301与第二绝缘涂层304的形状尺寸相同；第一负极绝缘胶5和第二负极绝缘胶6的形状尺寸相同。
第一负极侧的第一负活性涂层303的第三厚度T3为50um。
第一凹槽304的第一厚度T1(即清洗深度)为50um；此时，第一凹槽304清洗至第一负集流体302的表面，即第一绝缘涂层301涂覆在第一负极集流体302的表面。
第一绝缘涂层301的第二厚度T2为50um。
第一凹槽304的第三宽度W3为10mm、第三长度L3为25mm。
第一绝缘涂层301的第二宽度W2为8mm、第二长度L2为25mm。
第一负极绝缘胶5的第四宽度W4为18mm、第四长度L4为28mm。
(3)锂离子电池的制备
将上述正极片、隔膜和负极片依次层叠设置，然后经卷绕得到卷芯，将卷芯置于铝塑膜外包装中，向铝塑膜外包装中注入电解液并经过真空密封、静置、化成、整形等工序，得到锂离子电池，这些工序均可以是本领域常规操作，不再赘述。
其中，电解液为锂盐LiPF6与非水有机溶剂碳酸乙烯酯、丙酸丙酯、碳酸二乙酯和碳酸亚丙酯配置而成的溶液；
隔膜为涂覆陶瓷和聚偏氟乙烯的聚乙烯(PE)隔膜。
实施例二
请参阅附图3和附图4；
图3为实施例二极耳中置结构电芯的局部结构示意图，其中隔离膜被省略；
图4为实施例二极耳中置结构电芯中正极片和负极片的展开结构示意图。
在实施例一的基础上，第一绝缘涂层301的第二宽度W2由8mm增加至10mm，其余参数均不变。
与实施例1相比，第一绝缘涂层301由局部填充改变为填满整个第一凹槽304。
本实施例中第一绝缘涂层301与第一凹槽304边缘的第一负活性涂层303相接触。
实施例三
请参阅附图5和附图6；
图5为实施例三极耳中置结构电芯的局部结构示意图，其中隔离膜被省略；
图6为实施例三极耳中置结构电芯中正极片和负极片的展开结构示意图。
与实施例二相比，第一凹槽304上不再设置第一负极绝缘胶5。
实施例四
请参阅附图7和附图8；
图7为实施例四极耳中置结构电芯的局部结构示意图，其中隔离膜被省略；
图8为实施例四极耳中置结构电芯中正极片和负极片的展开结构示意图。
与实施例一相比，第一凹槽304的第一厚度T1(即清洗深度)由50um减小为40um，第一绝缘涂层301涂覆于第一负极活性涂层303的表面，其余参数均与实施例一相同。
实施例五
请参阅附图9和附图10；
图9为实施例五常规结构电芯的局部结构示意图，其中隔离膜被省略；
图10为实施例五常规结构电芯中正极片和负极片的展开结构示意图。
电芯为常规结构，不再在正极片段1的正活性涂层102上开设极耳安装槽103；同时不再在第一负极片段3的第一负活性涂层303上开设第一凹槽304；不再在第二负极片段4的第二负活性涂层403上开设第二凹槽404。
正极耳2焊接在正集流体101的空箔区域；
第一绝缘涂层301涂覆于第一负集流体302；第二绝缘涂层401涂覆于第二负集流体402；
正负极配料、涂覆以及电芯的制备过程均与实施例一相同。
正极耳的第一宽度W1为6mm，内接部(即焊接端)的第一长度L1为20mm。
在第一正极侧，第一正极绝缘胶7覆盖正极耳2；在第二正极侧，第二正极绝缘胶8覆盖正极片段1与正极耳2位置相对区域的空箔。
第一正极绝缘胶7的第五宽度W5为25mm、第五长度L5为30mm；第二正极绝缘胶8与第一正极绝缘胶7的宽度和长度相同。且沿第一方向延伸，第一正极绝缘胶7和第二正极绝缘胶8覆盖住正活性涂层2的宽度为2mm。
第一负极侧的第一负活性涂层303的第三厚度T3为50um；第二负极侧的第二负活性涂层403的厚度为50um。
第一绝缘涂层301的第二厚度T2为50um、第二宽度W2为8mm、第二长度为L2为25mm；第一绝缘涂层301上不再设置第一负极绝缘胶5；
第二绝缘涂层401的涂覆厚度为50um、宽度为8mm、长度为25mm；第二绝缘涂层401上不再设置第二负极绝缘胶6。
实施例六
请参阅附图11和附图12；
图11为实施例六常规结构电芯的局部结构示意图，其中隔离膜被省略；
图12为实施例六常规结构电芯中正极片和负极片的展开结构示意图。
与实施例五相比，第一绝缘涂层301和第二绝缘涂层401的长度及宽度均增加，最终达到的效果是，第一负集流体302的头部的空箔区域被第一绝缘涂层301覆盖，第二负集流体402的头部的空箔区域被第二绝缘涂层401覆盖，其余参数均与实施例五保持一致。
实施例七
与实施例一相比，第二负极片段4上不再开设第二凹槽404；同时不设置第二绝缘涂层401；同时保留该区域设置的第二负极绝缘胶6。
实施例八
与实施例七相比，第一绝缘涂层301的第二厚度T2从50um增加至80um，其余参数与实施例七保持一致。
实施例九
与实施例五相比，保留第一绝缘涂层301，不再设置第二绝缘涂层401，其余参数与实施例五保持一致。
实施例十
与实施例九相比，第一绝缘涂层301的第二厚度T2从50um增加至80um，其余参数与实施例九保持一致。
对比例一
电芯为极耳中置结构
与实施例一相比，取消第一凹槽304和第二凹槽404，同时不设置第一绝缘涂层301和第二绝缘涂层401，同时保留第一负极绝缘胶5和第二负极绝缘胶6。
对比例二
电芯为常规结构
与实施例五相比，在第一负集流体302的头部的空箔区域不再设置第一绝缘涂层301，在第二负集流体402的头部的空箔区域不再设置第二绝缘涂层401，其余参数均与实施例五保持一致。
针刺测试方法：
常温下，将电池用0.5C电流，横流恒压充电至满电，截止电流0.05C；将规格M5(针直径5mm)的针以15mm/s的速度刺入锂电池正极耳位置，并穿出锂电池～3mm距离后，保留30S。
如果电池不冒烟、不燃烧，则记为通过，否则，则记为失效。
每实施例测试50pcs锂离子电池，以通过率作为锂电池安全极限能力的评估指标。
Figure BDA0003910253010000191
Figure BDA0003910253010000201
从上述结果来看，针对极耳中置结构电芯，优选在与正极耳位置相对的第一负活性物质上设置第一凹槽，在第一凹槽内设置第一绝缘涂层，在与正极耳位置相对的第二负活性物质上设置第二凹槽，在第二凹槽内设置第二绝缘涂层，并且第一绝缘涂层和第二绝缘涂层的厚度越厚安全性越好。但是绝缘涂层厚度过大会影响电池的能量密度，本领域的技术人员可根据实际需要合理的设置绝缘涂层的厚度、涂覆面积等参数。
针对常规卷绕结构电芯(正极耳设置在正极片段的头部)，优选在与正极耳位置相对的第一负集流体上设置第一绝缘涂层，在与正极耳位置相对的第二负集流体上设置第二绝缘涂层，并且绝缘涂层的厚度越厚安全性越好。但是绝缘涂层厚度过大会影响电池的能量密度，本领域的技术人员可根据实际需要合理的设置绝缘涂层的厚度、涂覆面积等参数。
本申请中涉及的部件、装置仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照附图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些部件、装置。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置中，各部件是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括正极片、正极耳(2)和负极片；
所述正极片包括正极片段(1)
所述负极片包括第一负极片段(3)；
所述正极片段(1)面对所述第一负极片段(3)的一侧为第一正极侧；
所述第一负极片段(3)面对所述第一正极侧的一侧为第一负极侧；
所述正极耳(2)设置于所述正极片段(1)，且位于所述第一正极侧；
在所述第一负极侧，所述第一负极片段(3)与所述正极耳(2)相对的位置设置有第一绝缘涂层(301)。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述负极片还包括第二负极片段(4)；
所述正极片段(1)背对所述第一负极片段(3)的一侧为第二正极侧；
所述第二负极片段(4)面对所述第二正极侧的一侧为第二负极侧；
在所述第二负极侧，所述第二负极片段(4)与所述正极耳(2)相对的位置设置第二绝缘涂层(401)。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，
所述第一负极片段(3)包括第一负集流体(302)和涂覆于所述第一负集流体(302)表面的第一负活性涂层(303)；
在所述第一负极侧，所述第一负活性涂层(303)与所述正极耳(2)相对的位置开设有第一凹槽；
所述第一绝缘涂层(301)设置于所述第一凹槽(304)内；
所述第二负极片段(4)包括第二负集流体(402)和涂覆于所述第二负集流体(402)表面的第二负活性涂层(403)；
在所述第二负极侧，所述第二负活性涂层(403)与所述正极耳(2)相对的位置开设有第二凹槽(404)；
所述第二绝缘涂层(401)设置于所述第二凹槽(404)内；
或，
所述第一负极片段(3)包括第一负集流体(302)；
在所述第一负极侧，所述第一负集流体(302)与所述正极耳(2)相对的位置设置有所述第一绝缘涂层(301)；
所述第二负极片段(4)包括第二负集流体(402)；
在所述第二负极侧，所述第二负集流体(402)与所述正极耳(2)相对的位置设置有所述第二绝缘涂层(401)。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，
所述第一凹槽(304)的开口处覆盖有第一负极绝缘胶(5)；
所述第二凹槽(404)的开口处覆盖有第二负极绝缘胶(6)。
5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，
所述正极片段(1)包括正集流体(101)和涂覆在正集流体(101)表面的正活性涂层(102)；
在所述第一正极侧，所述正活性涂层(102)上开设有极耳安装槽(103)；
所述正极耳(2)设置于所述极耳安装槽(103)；
或，
所述正极片段(1)包括正集流体(101)；
所述正极耳(2)设置于所述正集流体(101)。
6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，
在所述第一正极侧，所述正极片段(1)上覆盖有第一正极绝缘胶(7)；且所述第一正极绝缘胶(7)覆盖所述正极耳(2)；
在所述第二正极侧，所述正极片段(1)与所述正极耳(2)相对的位置覆盖有第二正极绝缘胶(8)。
7.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，
所述正极片的延伸方向为第一方向；沿所述第一方向延伸：
所述正极耳(2)具有第一宽度，所述第一宽度的尺寸为W1；
所述第一绝缘涂层(301)具有第二宽度，所述第二宽度的尺寸为W2；
所述第一凹槽(304)具有第三宽度，所述第三宽度的尺寸为W3；
其中，
所述第一绝缘涂层(301)的第二宽度与所述第二绝缘涂层(401)的宽度相同；
所述第一凹槽(304)的第三宽度与所述第二凹槽(404)的宽度相同；
所述W1、所述W2、所述W3，满足：W1≤W2≤W3；
和/或，
所述正极耳(2)包括内接部；所述内接部连接于所述正极片段(1)；
所述正极片的延伸方向为第一方向；
与所述第一正极侧平行，且与所述第一方向垂直的方向为第二方向；沿所述第二方向延伸：
所述内接部具有第一长度，所述第一长度的尺寸为L1；
所述第一绝缘涂层(301)具有第二长度，所述第二长度的尺寸为L2；
所述第一凹槽(304)具有第三长度，所述第三长度的尺寸为L3；
其中，
所述第一绝缘涂层(301)的第二长度与所述第二绝缘涂层(401)长度相同；
所述第一凹槽(304)的第三长度与所述第二凹槽(404)的长度相同；
所述L1、所述L2、所述L3，满足：L1≤L2≤L3；
和/或，
所述正极片的厚度方向为第三方向；沿所述第三方向延伸：
所述第一凹槽(304)具有第一厚度，所述第一厚度的尺寸为T1；
所述第一绝缘涂层(301)具有第二厚度，所述第二厚度的尺寸为T2；
所述第一负极侧的所述第一负活性涂层(303)具有第三厚度；所述第三厚度的尺寸为T3；
其中，
所述第一绝缘涂层(301)的第二厚度与所述第二绝缘涂层(401)的厚相同；
所述第一凹槽(304)的第一厚度与所述第二凹槽(404)的厚度相同；
所述T1、所述T2、所述T3，满足：1um≤T2≤T1≤T3；或者，所述T1、所述T2、所述T3，满足：T1＜T2≤2T3。
8.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，
所述正极片的延伸方向为第一方向；沿所述第一方向延伸：
所述第一凹槽(304)具有第三宽度，所述第三宽度的尺寸为W3；
所述第一负极绝缘胶(5)具有第四宽度，所述第四宽度的尺寸为W4；
所述第一正极绝缘胶(7)具有第五宽度，所述第五宽度的尺寸为W5；
其中，
所述第一凹槽(304)的第三宽度与所述第二凹槽(404)的宽度相同；
所述第一负极绝缘胶(5)的第四宽度与所述第二负极绝缘胶(6)的宽度相同；
所述第一正极绝缘胶(7)的第五宽度与所述第二正极绝缘胶(8)的宽度相同；
所述W3、所述W4、所述W5，满足：W3≤W4≤W5；
和/或，
所述正极片的延伸方向为第一方向；
与所述第一正极侧平行，且与所述第一方向垂直的方向为第二方向；沿所述第二方向延伸：
所述第一凹槽(304)具有第三长度，所述第三长度的尺寸为L3；
所述第一负极绝缘胶(5)具有第四长度，所述第四长度的尺寸为L4；
所述第一正极绝缘胶(7)具有第五长度，所述第五长度的尺寸为L5；
其中，
所述第一凹槽(304)的第三长度与所述第二凹槽(404)的长度相同；
所述第一负极绝缘胶(5)的第四长度与所述第二负极绝缘胶(6)的长度相同；
所述第一正极绝缘胶(7)的第五长度与所述第二正极绝缘胶(8)的长度相同；
所述L3、所述L4、所述L5，满足：L3≤L4≤L5。
9.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，
所述正极耳(2)包括内接部；所述内接部连接于所述正集流体(101)；
所述第一绝缘涂层(301)设置于所述第一负集流体(302)；
所述第二绝缘涂层(401)设置于所述第二负集流体(402)；
所述正极片的延伸方向为第一方向；
与所述第一正极侧平行，且与所述第一方向垂直的方向为第二方向；沿所述第二方向延伸：
所述内接部具有第一长度，所述第一长度的尺寸为L1；
所述第一绝缘涂层(301)具有第二长度，所述第二长度的尺寸为L2；
所述第一正极绝缘胶(7)具有第五长度，所述第五长度的尺寸为L5；
所述第一负集流体(302)具有第六长度，所述第六长度的尺寸为L6；
其中，
所述第一绝缘涂层(301)的第二长度与所述第二绝缘涂层(401)的长度相同；
所述第一正极绝缘胶(7)的第五长度与所述第二正极绝缘胶(8)的长度相同；
所述L1、所述L2、所述L5、所述L6，满足：L1≤L2≤L5≤L6；
和/或，
所述正极耳(2)包括内接部；所述内接部连接于所述正集流体(101)；
所述正极片的厚度方向为第三方向；
在与所述第三方向垂直的截面上，所述第一绝缘涂层(301)的投影面积覆盖住所述内接部的投影面积；且所述第一绝缘涂层(301)的投影面积与所述第二绝缘涂层(401)的投影面积相同。
10.一种电池，包括电芯；其特征在于，所述电芯为权利要求1-9任一项所述的电芯。
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